ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА МЕТАБОЛИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ IN VITRO

March 1, 2013 by admin Комментировать »

Асаенок И. С., Валенко В. С., Дробот С. В.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники П. Бровки, 6, Минск, 220013, Беларусь Тел.: +(375) 17 2938545; e-mail: hanms@bsuir.unibel.by Сергиенко Т. Ф., Свирновский А. И.

Республиканский научно-практический центр гематологии и трансфузиологии Долгиновский тракт, 160, Минск, 220053, Беларусь Тел.: +(375) 17 2898684; e-mail: asvirnov@yandex.ru

Аннотация – Представлены методика и результаты исследования влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) миллиметрового диапазона на метаболическую активность лимфоцитов крови in vitro при воздействии ионизирующего излучения (ИИ). Воздействие ЭМИ на лимфоциты носит как восстанавливающий характер, так и усиливает повреждения, вызванные воздействием ИИ, что может быть использовано как для профилактики, так и для комбинированной терапии заболеваний различной природы.

I.                                       Введение

Глобальное ухудшение экологической обстановки, обусловленное ростом химического, радиационного и электромагнитного загрязнения окружающей среды, определяет актуальность исследований, направленных на изучение последствий указанных воздействий; разработку новых методов оценки состояния здоровья населения; разработку новых путей профилактики заболеваний и защиты от воздействия неблагоприятных экологических факторов.

Большой интерес в подобного рода исследованиях вызывают ЭМИ миллиметрового диапазона, которые с одной стороны, являются одной из составляющих электромагнитного загрязнения, а с другой, как показали результаты проведенных до настоящего времени исследований, – одним из механизмов регулирования процессов жизнедеятельности [1].

Важную роль при этом играет правильный выбор тест-системы из клеток крови, которые бы позволили in vitro оценивать воздействие предполагаемых неблагоприятных экологических факторов на кроветворение и иммунитет. Проведенные исследования показывают, что на эту роль вместе с другими показателями может претендовать анализ таких фундаментальных процессов в клетке, как способность к апоп- тозу [2]. Например, установлено, что уровень апоптоза в Т-лимфоцитах может использоваться для биологической дозиметрии при воздействии ИИ [3]. Поэтому влияние ЭМИ миллиметрового диапазона на организм удобно оценивать по изменению метаболической активности (жизнеспособности) лимфоцитов периферической крови после воздействия ЭМИ in vitro.

Несмотря на наличие работ о положительном эффекте применения ЭМИ миллиметрового диапазона в медицинской практике, недостаточно изученными остаются вопросы защитно-профилактического использования ЭМИ при воздействии на клетку повреждающих факторов или для усиления повреждения при использовании в кпинической практике с целью снижения токсических эффектов и/или усиления эффективности проводимой химио- и лучевой терапии.

Имеется ряд публикаций по исследованию воздействия низкоинтенсивных ЭМИ миллиметрового диапазона на форменные элементы и плазму периферической крови [4-5]. В то же время практически отсутствуют работы по исследованию воздействия ЭМИ на лимфоциты крови in vitro, хотя как было показано выше, кпеточные препараты именно из лимфоцитов могут служить хорошей тест-системой для оценки воздействия экологических факторов на жизненные функции организма.

Цель работы – исследование влияния ЭМИ миллиметрового диапазона на жизнеспособность лимфоцитов периферической крови человека in vitro и изучение возможности их использования для профилактики или восстановления повреждений, вызванных ИИ.

II.                               Основная часть

Материалы и методы исследований. Объектом исследований явились лимфоциты доноров, которые выделяли из гепаринизированной периферической крови методом центрифугирования в градиенте плотности фиколл – верографин (1,077). Выделенные лимфоциты в концентрации 2x10® мл"” помещали в культуральную среду (RPMI-1640 с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 мМ L-глутамина (Sigma, США), 100 Ед./мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина). Все манипуляции выполняли со строгим соблюдением правил асептики в стерильной камере с ламинарным потоком воздуха.

Лимфоциты подвергали воздействию ЭМИ в диапазоне частот 38,0-55,0 ГГц с помощью экспериментальной установки, основным элементом которой является измеритель коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и ослабления типа Р2-68. Для этого стерильные капсулы, изготовленные из радиопрозрачного полиэтилена, наполняли полученной суспензией клеток с последующей герметизацией. Затем капсулы помещали в раскрыв прямоугольного рупора размером 10×20 мм, совпадающим с размером капсул. Время воздействия ЭМИ изменялось от 5 до 45 минут. Использовалась длительность развертки генератора качающейся частоты 0,08 с. Реализованная в исследованиях плотность потока мощности порядка 1-2 мВт/см^ соответствует низкоинтенсивному или «информационному» воздействию ЭМИ. Использование указанной аппаратуры позволило также провести измерения значений КСВН и ослабления суспензии клеток крови.

Воздействие ИИ на кпеточную суспензию осуществляли с помощью терапевтического аппарата РУМ в суммарных дозах 0,17; 2,0 и 5,0 Гр.

Лимфоциты после воздействия на них ИИ и ЭМИ в разной последовательности культивировали в течение 44 ч в той же среде в стандартных условиях: во влажной атмосфере, содержащей 5% СО2, при температуре 37°С.

Результат воздействия оценивался по изменению метаболической активности клеток с помощью биохимического метода – МТТ (3-(4,5-диметилтиазол-2- ил)-2,5-дифенил тетразолиум бромид) теста. По окончании культивирования в каждую лунку вносили 20 мкп раствора МТТ (5 мкг/мл). Инкубировали в течение 4 часов, после чего образовавшиеся гранулы формазана растворяли равным объемом кислого изопропанола. Оптическую плотность полученной среды на длине волны 540 нм регистрировали с помощью плашечного спектрофотометра Organon-4.1. Количественным параметром МТТ-теста является метаболическая активность лимфоцитов, выраженная в процентах от контрольного значения и позволяющая оценить количество жизнеспособных клеток. Уровень метаболической активности клеток, не подвергавшихся облучению ЭМИ, являлся контрольным и принимался за 100 %.

Воздействия ЭМИ и ИИ проводились в различной последовательности. Исследовалось «терапевтическое» действие ЭМИ на клетки, которые предварительно были подвергнуты воздействию ИИ, а также «профилактическое», после которого на клетки осуществлялось действие ИИ.

Анализ полученных результатов. Графические зависимости метаболической активности лимфоцитов от длительности воздействия ЭМИ, полученные в результате проведенных исследований, представлены на рис. 1 – 2.

Воздействие низкоинтенсивного ЭМИ миллиметрового диапазона приводит к повышению метаболической активности нормальных лимфоцитов периферической крови (сплошная линия на рис. 2 и 3). Выраженная стимуляция наблюдается лишь при кратковременном пятиминутном воздействии, в то время как при большем времени статистически доказанных различий в сравнении с необлученными кпетками не выявлено.

Как показали результаты исследований, воздействие на нормальные лимфоидные клетки низкоинтенсивного ЭМИ в комбинации с ИИ оказывается избирательным. Наблюдается как защитный, так восстанавливающий эффект, причем результаты воздействия ЭМИ определяются дозами и последовательностью применения внешних факторов.

«Терапевтическое» воздействие ЭМИ длительностью 5-15 мин. на суспензию лимфоцитов in vitro не приводит к значительному изменению их метаболической активности (рис. 1). Увеличение времени экспозиции ЭМИ до 45 мин. приводит к ярко выраженному изменению жизнеспособности лимфоцитов. При слабой дозе ИИ (0,17 Гр) эффект ЭМИ является стимулирующим, при дозе ИИ в 2,0 Гр – восстанавливающим, при дозе ИИ в 5,0 Гр – угнетающим.

При исследовании «терапевтического» воздействия ЭМИ на клетки, поврежденные рентгеновскими лучами, проведенные нами эксперименты подтвердили «кумулятивный» характер их действия. Значительного влияния ЭМИ при небольшой длительности воздействия (5-15 минут) на лимфоциты, облученные ИИ, не выявлено (рис. 1). Только при увеличении времени экспозиции ЭМИ до 45 мин. наблюдаются выраженные кпеточные реакции.

В случае «профилактического» воздействия ЭМИ отсутствует статистически значимое снижение метаболической активности лимфоцитов (рис. 2). Предварительное воздействие ЭМИ в интервалах 5- 45 мин. способствует практически полному восстановлению жизнеспособности лимфоцитов периферической крови после воздействия на них ИИ в дозах

0,               17-5,0 Гр.

Рис. 1. Зависимости метаболической активности лимфоцитов, предварительно облученных 1414 в различных дозах, от длительности воздействия 3IVIH

Fig. 1. i\^etabolic activity of lymphocytes previously subjected to various doses of ionizing radiation \/s duration of EMR exposure

Puc. 2. Зависимости метаболической активности лимфоцитов от длительности воздействия ЭМИ с последующим воздействием ИИ в различных дозах Fig. 2. Metabolic activity of lymphocytes subsequently subjected to various doses of ionizing radiation vs duration of EMR exposure

Воздействие ЭМИ предупреждает повреждение лимфоцитов рентгеновскими лучами. Возможно, при предварительном облучении ЭМИ лимфоцитов in vitro происходит усиление интенсивности биологических процессов в лимфоцитах, что подготавливает кпетку к стресс – реакции при последующем рентгеновском облучении. Наблюдается адаптивная реакция мононуклеаров с формированием молекулярного субстрата на различных уровнях структурной организации, обеспечивающего не только их выживание, но и адекватный уровень метаболической активности.

Типичное значение КСВН, обусловленное наличием содержащей лимфоциты капсулы, имеет величину Ксти=2,5, а ослабление- Косл“30 дБ, что свидетельствует о высокой поглощающей способности лимфоцитов крови.

III.                                   Заключение

Проведенные исследования позволили установить следующие закономерности:

1.         Низкоинтенсивное ЭМИ миллиметрового диапазона при действии in vitro на лимфоциты периферической крови доноров оказывает стимулирующее влияние.

2.         Повреждения лимфоцитов, вызванные действием малых доз ИИ, восстанавливаются при действии ЭМИ длительной экспозиции.

3.         Повреждения кпеток, вызванные воздействием ИИ в дозе 5,0 Гр, усиливаются ЭМИ.

4.         «Профилактическое» воздействие ЭМИ на кпетки крови вызывает защитный эффект при действии ИИ.

Низкоинтенсивное ЭМИ миллиметрового диапазона является физическим фактором, который изменяет жизнеспособность лимфоцитов периферической крови здоровых лиц, поврежденных воздействием ИИ in vitro. Реакция лимфоцитов на действие ЭМИ в сочетании с ИИ определяется длительностью его экспозиции, последовательностью воздействия этих факторов и дозой ИИ. Воздействие ЭМИ на лимфоциты имеет как восстанавливающий характер, так и усиливает повреждения, вызванные ИИ, что может быть использовано как для профилактики, так и для комбинированной терапии заболеваний различной природы.

IV.                            Список литературы

[1 ] Девятков Н. Д., Голант М. Б., Бецкий О. В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. – М., Радио и связь, 1991.-169 с.

[2]  Спонтанный и индуцированный химическими агентами апоптоз в лимфоцитах доноров крови / Свирновский А. И., Шелег С. В., Говела Т. Е. и др. // Экологическая антропология. Ежегодник: Матер. 7-й Междунар. научно- практической конф. – Мн., 1999. – Вып. IV. – С. 216-220.

[3]  в/о/од/са/dosimetry: the potential use of radiation-induced apoptosis in human T-lymphocytes / Menz R., Andres R., Larsson B. etc. // Rad. and Environ. Biophysics. – 1997, V. 36, N3.-P. 175-181.

[4]  Влияние КВЧ-воздействия на электрофоретическую подвижность эритроцитов / Крылов В. Н., Дерюгина А. В., Капустина Н. Б. и др. // Вестник Нижегор. ун-та. Сер. биол. Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2000, № 2 (18).-С. 5-7.

[5]  Влияние миллиметровых волн на устойчивость мембран эритроцитов, перекисное окисление липидов и активность ферментов сыворотки крови / Корягин А. С., Ястребова А. А., Крылов В. Н. и др. // Вестник Нижегор. ун-та. Сер. биол. Миллиметровые волны в биологии и медицине,

2000, № 2(18).-С. 8-11.

EFFECTS OF MM-WAVE EMR ON METABOLIC ACTIVITY OF HUMAN LYMPHOCYTES EXPOSED TO IONIZING RADIATION IN VITRO

Asayenok I. S., Valenko V. S., Drobot S. V.

Belarusian State University of Informatics and Radio Electronics 6 P. Brovki Str, Minsk, 220013, Belarus Ph.: +375 (17) 2938545, e-mail: hanms@bsuir.unibel.by Sergiyenko T. F., Svirnovskiy A. I.

Republican Scientific and Practical Center of Hematology and Transfusiology 160 Dolginovskiy Trakt, Minsk, 220053, Belarus Ph.: +375 (17) 2898684, e-mail: asvirnov@yandex.ru

Abstract – A technique and results of research into effects of mm-wave EMR on metabolic activity of human lymphocytes exposed to ionizing radiation In vitro are presented. The EMR influence on human lymphocytes may either be of a regenerative nature or exacerbate the damage caused by ionizing radiation, which may be used both for prevention and combination therapy in treating diseases of various nature.

I.                                         Introduction

Research into effects of mm-wave EMR on human health has attracted considerable interest in recent years. Mm-wave EMR is a component of electromagnetic pollution, on the one hand, and one of key mechanisms in adjusting vital functions

[1]   , on the other. Apoptosis of human peripheral blood lymphocytes represents a suitable test system for assessing harmful environmental impact on human body [2] and may be used for biological dosimetry of ionizing radiation [3]. In view of this, metabolic activity of peripheral blood lymphocytes is a convenient indicator of mm-wave EMR effects on human body. The impact of low-intensity mm-wave EMR on blood corpuscles and peripheral blood plasma has been researched recently [4-5]. However, no research is yet available of the EMR effects on lymphocytes In vitro, although, as noted above, lymphocyte cellular preparations may present a suitable test system to assess harmful environmental impact on vital human functions.

II.                                        Main part

Research was conducted on donor lymphocytes separated from heparinized peripheral blood by centrifugation. The selected lymphocytes were subsequently placed in culture medium and subjected to the 38.0-55.0GHz EMR. The EMR exposure varied between 5 and 45 minutes. The EMR power flux density employed in the research amounted to 1-2mW/cm^, which corresponds to a low-intensity or ‘informative’ EMR impact. The cellular suspension was subjected to ionizing radiation in total doses of 0.17, 2.0, and 5.0 Gy. Effects of the EMR and ionizing radiation were investigated using different sequences: X-rays followed by EMR or vice versa. The lymphocytes, following their irradiation by EMR and X-rays, were incubated for 44 hours in the same culture medium. Irradiation results were assessed using a biochemical technique of MTT testing to evaluate variations in cellular metabolic activity. The level of metabolic activity in cells not subjected to EMR was taken as reference at 100%. Figures 1 and 2 show the lymphocyte metabolic activity dependence on the EMR exposure.

III.                                       Conclusion

Low-intensity mm-wave EMR produces stimulating effect on peripheral donor blood lymphocytes In vitro. Damages to lymphocytes caused by small closes of ionizing radiation are compensated by long EMR exposures. Preventive exposure of lymphocytes to EMR provides protective effect against ionizing radiation.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты